切换系统的鲁棒控制

本项目研究切换系统的鲁棒控制问题。内容包括：切换系统的鲁棒镇定条件和连续控制器与离散切换规则的设计方法；切换通道具有不确定性和干扰情况下的鲁棒稳定性分析与设计；利用控制器切换技术处理复杂非线性系统的鲁棒控制问题。本项目的研究将为切换系统的分析与设计提供理论分析结果和设计方法。研究结果可应用于许多实际系统。

鲁棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世纪50年代。在过去的20年中，鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。

由于工作状况变动、外部干扰以及建模误差的缘故，实际工业过程的精确模型很难得到，而系统的各种故障也将导致模型的不确定性，因此可以说模型的不确定性在控制系统中广泛存在。如何设计一个固定的控制器，使具有不确定性的对象满足控制品质，也就是鲁棒控制，成为国内外科研人员的研究课题。

主要的鲁棒控制理论有：（1）Kharitonov区间理论；（2）H∞控制理论；（3）结构奇异值理论（μ理论）等等。

1) 将经典频域设计理论具有一定的鲁棒性和现代控制理论状态空间方法适于MIMO 系统的两个优点融合在一起，系统地给出了在频域中进行回路成形的技术和手段。

2) 给出了鲁棒控制系统的设计方法，并充分考虑了系统不确定性的影响，不仅能保证控制系统的鲁棒稳定性，而且能优化某些性能指标。

3) 采用状态空间方法，具有时域方法精确计算和最优化的优点。

4) 多种控制问题均可变换为H∞鲁棒控制理论的标准问题，具有一般性，并适于实际工程应用。

变结构鲁棒控制（Variable structure robust control）是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性，当系统的状态满足一定的条件时，系统的控制结构将发生变化。变结构鲁棒控制就是当系统状态穿越不同区域时，反馈控制的结构按照一定的规律发生变化，使得控制系统对被控对象的内在参数变化和外部环境扰动等因素具有一定的适应能力，保证系统性能达到期望的性能指标要求的控制方式。